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第九讲海洋海洋概述海洋环境的基本特征海水的剥蚀和搬运作用海洋的沉积作用海水进退第一节海洋概述海洋总面积占整个地球面积的70．8％。海洋是海和洋的统称，是一个巨大的宝库，它拥有人类所必需的大量食物和丰富的矿产资源。海水具有强大的动力，不断雕塑着不同的海岸，对沿岸进行破坏。海洋是沉积作用的最主要场所，大量来自陆的碎屑物质被搬运到海洋沉积。这些沉积物中保存着人类用来认识地球演变历史的丰富资料。全球海陆分布特点海洋的划分1、洋：辽阔连续巨大的咸水体；全球共4个，远离大陆；占海洋总面积的90.3%；水深2000m，平均3000m；底质为红粘土和软泥；有独立的潮汐与洋流系统；温、盐要素不受大陆影响；平均盐度35，年变化小。2、海：陆地边缘的咸水小水体；全球共54个，靠近陆地；占海洋总面积的9.7%；水深2000m；底质：陆沉积；无独立潮汐和洋流系统，潮波是大洋传入；温、盐要素受大陆影响很大。3、海湾——外宽内窄，洋或海伸进大陆的一部分。海湾中常出现最大潮差，如杭州湾大潮，最大潮差可达8.9m。4、海峡——两块陆地之间形成的两端连接海洋的狭窄水道。5、历史上错位的称呼：波斯湾、墨西哥湾——海；阿拉伯海——————海湾。粗略地说，近陆为海（sea），远陆为洋（ocean）。它们的水体相互沟通，均称为海水。海与洋具有下列根本区别：第一、洋盆是相对稳定的蓄水盆地，全球四大洋中生代以来即已出现，海盆的形成时间较短，主要是在第三纪初具规模，第四纪才完全形成。第二、洋底地壳为洋壳，海底地壳除了少部分具有洋壳性质外，多数海底地壳为陆壳或近陆壳的性质。第三、大洋海水深，面积广阔，形态不受大陆直接影响；海域水浅，范围局限，形态受陆地轮廓直接影响。表14—l将我国的阶缘海和四大洋进行了水深和面积的比较，从中可以看出它们的差别。其中仅南海的水深较大，接近于大洋，这和它的发展演化的程度有关。海的分类1、陆间海：大陆之间的，面积深度较大，由海峡与洋相连。例如—地中海、加勒比海。2、内海：大洋在陆地的延伸，面积小例如—渤海、波罗的海。3、边缘海：大陆边缘，由岛链与大洋相连。例如—东海、日本海。4、南大洋：三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋，又名南极水域。第二节海洋环境的基本特征海水的化学性质海水的物理性质海洋生物海水运动一、海水的化学性质主要的最元素：氯、钠、镁、钙、硫、钾等。最主要的盐类：氯化钠、碳酸钙、硫酸镁等。盐度：一千克海水中溶解的全部盐类物质。海洋的平均盐度为350/00pH值：海水的pH值在7.6-8.4之间。海水中的气体：主要有氧、二氧化碳和硫化氢。海水化学成分的定性划分常量元素微量元素营养元素溶解气体有机物质一、常量元素及其化学形态K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Cl-、SO42-、Br-、HCO3-、F-、H3BO3，浓度大于1ppm占海水盐分的99.9%涉及到13种元素，另外还有Si主要成分遵守“恒比例定律”一些海水的主要组分是重要的海洋化学原料相对来说对海水主要组分的研究较为成熟二、微量元素及其化学形态海水中含量在1ppm（10-6）以下的元素统称为微量元素，有时把浓度在10-7以下的元素又称为“痕量元素”当前对海水中微量元素的研究还非常薄弱就科学研究的进展来讲，目前制约对海水中微量元素研究的困难还主要是方法学（methodology）问题就研究内容讲，海水中微量元素的研究比常量元素更为丰富微量元素几乎参与了海洋系统中所有的生物地球化学过程微量元素在海水中的存在形态及变化比单纯知道海水中微量金属元素总量更为重要海水中的一些微量元素使海洋生命活动的必需元素微量元素基本都属于化学元素周期表中的过渡元素海水中微量元素存在形式复杂多样,现在还没有一套分析方法能告诉我某一种微量元素完全的化学形态分布有效的分离技术是获取关于海水中微量元素化学存在形态的重要前提目前常用的分离方法仍然是多种过滤技术采样和分析过程中对样品的沾污常常是严重的三、营养元素及其化学形态广义上讲，凡是参与了生命代谢活动的元素，都可被称为营养元素化学海洋学中，营养元素主要是指N、P和Si1、海水中的N及其化学形态游离态N（N2）无机化合态N（NH3、NH4+、NO2-、NO3-）有机化合态N（氨基酸、蛋白质等）溶解的N295.2%化合态N4.8%有机N化合物47.9%无机N化合物52.1%非生命有机物99.9%生命有机物0.1%植物44%动物56%2、海水中的P及其化学形态海水总P无机P有机P溶解态无机P颗粒态无机P溶解态有机P颗粒态有机P3、海水中的Si及其化学形态海水中的Si元素主要是溶解态硅酸盐系列和颗粒态SiO2海水中的硅藻是Si的主要吸收者四、海水中的溶解气体大其中的主要气体成分在海水都存在(O2、N2、H2、CO2、CH4、惰性气体等）海水中溶解气体海来源于海洋生物活动海底热泉和火山喷发也是想海水中输入气体的重要途径五、海水中的有机物质海水中的有机物质主要是海洋生物的代谢产物河流和大气颗粒沉降亦向海水输入有机物质海水中有机物质种类繁杂，最主要的是海洋腐殖质二、海水的物理性质海水的温度：海水的温度是海洋热能的一种表现形式海水的热能主要来自太阳辐射。海水温度各处不同，海水表层温度在赤道附近是25-28℃，最高达35℃。在南、北纬50o附近是10℃左右。在南、北纬80o以上的极地降低到O℃以下，最低为-16℃。海水温度随着海水深度增加前降低，但表层海水中热的传导仅限于一定深度（200—300m）以内，300m以下海水温度变化很小。洋底水温一般在2一3℃之间。海水的密度：单位体积海水的质量。海水的密度与盐度有关。盐度大，其密度也大。海水的的密度随着纬度和深度的增加而增加。海水密度差也是大洋环流的主要驱动力。海水密度略大千蒸留水，一般为1.02-1.03g/cm3（蒸馏水在4℃时密度为1）。海水的压力随深度的增加而增加。海水深度每增加70m．其压力增加1.013*105Pa。水深1000m处，压力为1.013*107Pa个大气压，这种压力可以使木材的体积压缩一倍而下沉。水深7600m处的压力可以使空气变成水一样的密度。海水的颜色通常为蓝色。这是因为随着海水深度增加，太阳光中的红、橙、黄等色光被吸收，蓝色、绿色光被反射。在近大陆的海域中，海水的颜色会受到海水中的生物以及泥砂含量等因素影响而改变。如红海海水具有浑红色调，系因海水富含红色藻类。我国渤海、黄海的海水多呈黄色，则因含有大量泥砂。三、海洋生物海洋生物按其生活方式分为：浮游生物、游泳生物和底栖生物三大类。这些生物在生命活动中，需不断地进行光合作用、新陈代谢和呼吸作用。氧和阳光主要集中分布在浅海区和深海区的表层水域，所以在水深小于200米的海区，生物十分繁盛。海水生物对于海中沉积物的形成、有机质的堆积以及某些矿产的形成均有重要意义。因为，一方面生物骨骼或有机体是海中沉积物质的一种来源．另一方面，海中生物的生命活动对海中沉积作用的进程起着制约作用。四、海水的运动海水总是永无休止地运动着。造成海水运动的动力主要有风、海水的密度差、温度差、月引力和地震等。海水的运动按其运动形式分为：波浪、潮汐、洋流和浊流。1、海浪海浪（wave）：海水的波状运动。波浪主要由风摩擦海水而引起．也可由潮汐、海底地震以及大气压的剧烈变化而产生。波浪的大小依风速和传播的久暂而定。波浪发生时，波形的传播沿水平方向前进，而水的质点则是作上下旋转运动并无实质性位移，有如在风的吹动下滚滚向前的麦浪．破浪区不对称浪区对称浪区大于1/2波长区波浪外形有高低起伏。波形最高处称为波峰（wavecrest），最低处称为波谷（wavetrough），相邻两波峰的距离称为波长（wavelength），波峰到波谷的垂直距离称为波高（wavehigh）。第一波过去，次一波来到同一地点所需时间称为周期（period），波形在单位时间内前进的距离称为波速（wavevelocity）。波长、波高、波的周期和波速称为波浪的四大要素。波高一般不超过4m，波长数十米。大凤暴时波高可达15一30m，最大波长可达800多米。由于水的内摩擦作用，水质点的圆周运动半径随深度增加而减小，以至于消失。故波浪向深部传导的能力有限，一般不超过波长的1／2。在深度达1／2波长时，波浪运动几乎停止，这一深度界面称为波基面（wavebase）。当波浪由外海向浅水带传播时，由于水深逐渐变小，波浪的运动能够影响到海底。当水深小于1／2波长时，波浪下部的水分子运动受到海底阻碍和摩擦的影响，逐渐变为椭圆形，愈近海底其扁度愈高。及到海底，水分子只作前进后退运动，这时上层水体的运动速度大于下层。结果，波长缩短，波高加大，波峰变尖。波浪愈接近海岸，波浪的变形愈明显，最后波峰明显超前并且翻卷破碎，成为破浪（breaker）。破浪涌向海岸，拍击海岸，称为激浪（surf）。破浪海啸：由地震、火山等引发的巨大海浪。海平面发主周期性升降的现象称为潮汐（tide）。海水（含地球上的一切物体）恒受月地引力及月地系统围绕其质量中心旋转而产生的离心力共同作用（日地引力较弱，也有影响）。在地球的向月端引力大于离心力，合力指向月球，海水鼓起，发生涨回（risingtide）；在地球的背月端因离心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也发生涨潮。与此同时，在距离向月点90。的地面上，海水面相应降低，发生落潮（fallingtide）。2、潮汐涨潮涨潮日月落潮落潮月球绕地球旋转一周所需的时间为24小时51分，故同一地点每隔12小时25分就有一次涨潮，在两次涨潮之间即发生落潮。此外，因地月系统绕太阳运行，当出现新月和满月（农历初一和十五）之后1—2天，月地日三者位于同一线上，太阳的引力与月球的引力叠加，形成大潮（springtide）；当出现上弦月或下弦月（即农历初八、九及二十二、三）后1—2天，月地的联线同地日的连线垂直，形成小潮（neaptide）。“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”--世界奇观钱江潮每年的农历八月十八，钱塘江大潮，以其“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”的壮观景象，吸引了来自世界各地的游客。钱塘江潮的成因传说春秋时，吴王夫差亲小人远贤臣，伍子胥向吴王劝谏，遭到拒绝，被迫自杀，其尸投入江中，从此钱塘江才有大潮。其实，潮汐的形成是由于太阳、月球等天体对地球的引力。农历初一、十五，太阳、月球和地球几乎处于同一条直线，这时的引潮力最大，形成“朔望大潮”，又由于潮水与河流的摩擦作用，一般最大涌潮日推迟二至三天，所以初三、十八的潮水最大。而到了初八、二十三，太阳、月球和地球三个天体位置形成于直角，此时的引潮力最小，形成小潮。而钱江潮“壮观天下无”的雄奇景象还和杭州湾外宽内窄、外深内浅的喇叭口地形有关。当东海潮波传至杭州湾时，因河口急剧缩小，潮波能量愈来愈大，同时，河床急剧抬升，水面迅速升高，就形成特有的涌潮现象。交叉潮距杭州湾55千米有一个叫大缺口的地方是观看十字交叉潮的绝佳地点。由于长期的泥沙淤积，在江中形成一沙洲，将从杭州湾传来的潮波分成两股，即东潮和南潮，两股潮头在绕过沙洲后，就像两兄弟一样交叉相抱，形成变化多端、壮观异常的交叉潮，呈现出“海面雷霆聚，江心瀑布横”的壮观景象。两股潮在相碰的瞬间，激起一股水柱，高达数丈，浪花飞溅，惊心动魄。待到水柱落回江面，两股潮头已经呈十字形展现在江面上，并迅速向西奔驰。同时交叉点像雪崩似的迅速朝北转移，撞在顺直的海塘上，激起一团巨大的水花，跌落在塘顶上，吓得观潮人纷纷尖叫着避开。一线潮看过大缺口的交叉潮之后，建议您赶快驱车到盐官，等待观看一线潮。未见潮影，先闻潮声。耳边传来轰隆隆的巨响，江面仍是风平浪静。响声越来越大，犹如擂起万面战鼓，震耳欲聋。远处，雾蒙蒙的江面出现一条白线，迅速西移，犹如“素练横江，漫漫平沙起白虹”。再近，白线变成了一堵水墙，逐渐升高，“欲识潮头高几许，越山横在浪花中”。随着一堵白墙的迅速向前推移，涌潮来到眼前，有万马奔腾之势，雷霆